Rezystancja pojemnościowa w obwodzie prądu przemiennego: podstawowe pojęcia, wzór do obliczeń

Kondensator ma pewną odporność na prąd przemienny i w ogóle nie przewodzi prądu stałego. Ta właściwość znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach elektroniki i elektrotechniki. Rezystancja pojemnościowa w obwodzie prądu przemiennego zależy od częstotliwości tego ostatniego i pojemności kondensatora.

Podstawowe koncepcje

Rezystancja pojemnościowa to ilość, który jest tworzony przez kondensator zawarty w obwodzie. Rezystancja przewodów ołowianych musi być znikoma. Gdy dostarczany jest prąd przemienny, procesy zachodzą w wyniku okresowego ładowania i rozładowywania kondensatora.

Okres podzielony jest na cztery kwartały. W pierwszym kwartale napięcie rośnie. W tym momencie przez obwód przepływa prąd ładowania, którego siła zmniejszy się, osiągając zero, gdy siła elektromotoryczna osiągnie dodatnie maksimum. Kondensator jest w pełni naładowany. Następnie rozpocznie się spadek napięcia. Kondensator zostanie rozładowany przez podłączone do niego obciążenie. Przez obwód popłynie prąd.

Pod koniec półokresu napięcie wyniesie zero, a prąd będzie najwyższy. Rozładowanie zakończone. Na początku trzeciego kwartału siła elektromotoryczna wzrośnie, zmieniając kierunek. Proces ładowania rozpocznie się ponownie. Kierunek prądu ładowania w trzecim kwartale będzie taki sam jak w poprzednim. W miarę ładowania kondensatora wartość ta będzie się zmniejszać. Do końca trzeciego kwartału proces ładowania zostanie zakończony.

Siła elektromotoryczna osiągnie najwyższą wartość ujemną. A ta płytka, na której w pierwszym półroczu był ładunek dodatni, będzie teraz ujemna. W czwartym kwartale wartość siły elektromotorycznej ponownie będzie dążyć do zera. Kondensator rozładuje się. W związku z tym w obwodzie pojawi się stopniowo rosnący prąd. Proces się powtarza. W ten sposób faza prądu przemiennego w obwodzie kondensatora wyprzedza fazę napięcia o 90 stopni.

Formuła odporności

Wzór na pojemność jest wyświetlany w następujący sposób:

• Najpierw należy obliczyć częstotliwość kątową. Aby to zrobić, częstotliwość prądu przepływającego przez obwód (w hercach) należy pomnożyć przez dwukrotność liczby „pi”.
• Następnie uzyskaną liczbę należy pomnożyć przez pojemność kondensatora w faradach.

Aby uzyskać wartość pojemności w omach, podziel jeden przez liczbę uzyskaną po pomnożeniu częstotliwości kątowej przez pojemność. Z tego wzoru wynika, że ​​im większa pojemność kondensatora lub częstotliwość prądu przemiennego, tym mniejsza jego rezystancja.

Gdy częstotliwość wynosi zero (stały prąd), rezystancja pojemnościowa stanie się nieskończenie duża. Bardzo duży kondensator będzie przewodził prąd w szerokim zakresie częstotliwości.

Zastosowanie w praktyce

Właściwości kondensatora są wykorzystywane przy projektowaniu różnych filtrów. Działanie rezystancji pojemnościowej w tym przypadku zależy od sposobu połączenia części:

• Jeśli jest połączony równolegle z obciążeniem, otrzymujesz filtr, który odrzuca wysokie częstotliwości. Wraz z ich wzrostem zmniejsza się rezystancja kondensatora. W związku z tym obciążenie przy wysokich częstotliwościach jest przetaczane bardziej niż przy niskich częstotliwościach.
• Jeśli część jest połączona szeregowo z obciążeniem, otrzymujesz filtr niskiej częstotliwości. Ten obwód również nie przepuszcza napięcia stałego.

Kolejnym obszarem zastosowania jest oddzielenie składowej zmiennej od stałej. Na przykład w końcowych etapach wzmacniaczy audio. Im wyższa pojemność, tym niższa częstotliwość, jaką może odtworzyć podłączony głośnik.

W filtrach zasilających oprócz rezystancji pojemnościowej wykorzystywana jest również właściwość akumulacji i uwalniania ładunku. W momencie zwiększenia obciążenia naładowana pojemność filtra zostaje rozładowana, dając dodatkową energię. Tłumi również tętnienia i inne pasożytnicze sygnały, przepuszczając je przez siebie i zamykając się na wspólnym przewodzie. W ten sposób zapewnione jest wygładzanie i utrzymywanie napięcia na obciążeniu w określonych granicach oraz eliminacja niepożądanych połączeń międzystopniowych powodujących niestabilną pracę.

Ze względu na swoje właściwości kondensatory znajdują zastosowanie w przypadkach, w których konieczne jest przesyłanie zarówno prądu stałego, jak i przemiennego tymi samymi przewodami. Źródło stałego napięcia jest podłączone do wspólnego przewodu i drugiego wyjścia kondensatoraprzez który podłączone jest źródło napięcia przemiennego. Z drugiej strony istnieje separacja: zmienny odbiorca jest podłączony przez kondensator o tej samej pojemności, a stały odbiorca jest podłączony bezpośrednio do zacisków części.

Typowym przykładem takiego zastosowania jest zewnętrzna antena telewizyjna ze wzmacniaczem. Sam telewizor lub urządzenie podłączone przewodowo, zwane „wtryskiwaczem”, dostarcza zasilanie. Separacja i filtrowanie sygnału odbywa się we wzmacniaczu antenowym. Zatem, szeroko stosowana jest rezystancja pojemnościowa kondensatora. Filtry opóźniają niektóre sygnały, a przepuszczają inne.

Dzięki tej właściwości możliwe jest jednoczesne przesyłanie zarówno napięcia przemiennego, jak i stałego, co ma niemałe znaczenie przy budowie niektórych linii komunikacyjnych.